三、医用超声探头.ppt

第三章:医用超声探头 医用超声探头:超声诊断仪借以将高频电能转换为超声机械能向外辐射,并接收超声回波将声能转换为电能的一种声——电可逆转换器件。 3.1压电振子的基本特性： 1、压电振子的等效电路： 第三章:医用超声探头 2、压电振子的频率特性： 压电振子本身是一个弹性体，当所施加力的频率等于其固有频率时，由于正压电效应而产生最大电信号。当所施加的电频率等于其固有频率时，由于逆压电效应则发生机械谐振，谐振时振幅最大，弹性能量也最大。 第三章:医用超声探头 3.2医用超声探头的主要特性： 1、使用特性： a、探头的工作频率：探头中的换能器与仪器联接后，实际辐射超声 波的频率。 b、频率宽度：指换能器的工作频率响应的范围。 c、灵敏度：指探头与超声诊断仪器配合使用时，在最大探测深度上，可发现最小病灶的能力。 d、分辨力：分辨力的高低主要与以下因素有关： Ⅰ、探头中换能器的辐射特性，若辐射特性好，则声束截面尺寸小，扩散角小，指向性好，横向分辨力就高；辐射特性好．声束能量集中，旁瓣小，近场区干扰小，也有利于提高分辨力。 Ⅱ、换能器的辐射面积越大，声束的扩散角越小，横向分辨力也将提高。 Ⅲ、换能器的频率响应好，距离分辨力高。 Ⅳ、换能器的机械品质因素低，也有利于纵向分辨力的提高。 Ⅴ、换能器的层间匹配的好坏，也直接影响分辨力。如果层间匹配不佳时，超声在超声探头中来回发射，造成回波叠加，从而使纵向分辨力下降。 第三章:医用超声探头 2、声学特性： a、频率特性：指换能器阻抗频率特性和辐射频率特性的总称。阻抗频率特性是指换能器阻抗随频率的变化的特性。辐射频率特性指换能器辐射状态的频率特性。 b、换能特性：指换能器发射和接收状态的能量转换特性。 c、暂态特性：指换能器对脉冲响应的随动能力。 d、辐射特性：指换能器的辐射声场在空间的分布状态，主要以指向性和声束尺寸来进行描述。 e、吸收特性：指压电振子垫衬的吸收特性。 第三章:医用超声探头 　３、实时成像与非实时成像 　　　按成像的速度将扫描方式分为实时成像（动态成像）与非实时成像（静态成像）。 　a、实时成像： 实时地显示组织与器官的图像，这对于扫描运动器官有重要意义。例如检查心脏瓣膜或确定胎儿运动时，就要求有实时显像。一般说它的成像帧频要在20帧/秒以上。 　b、非实时成像：帧频达不到一定的要求，只能显示静止结构的图像。凡是采用手动方式移动换能器来移动扫描声线的，或者虽是采用机械方式扫描，但为了获得高质量（线数多）、大视场（深度大）的像，只能是静态成像。非实时成像系统要产生一幅完整的像，必须要有相应的存贮器件和显示装置相配合，现多用数字扫描变换器的数字贮器件。这种器件有较大的灵便性，有图像电子放大、灰阶图像变化、左右图像翻转、屏面字符、电子标尺等功能。 第三章:医用超声探头 第三章:医用超声探头 １、柱形单振元探头： 　　a、结构：主要由五部分组成：压电振子、引线、垫衬吸声材料、声学绝缘体、外壳。 　　b、基本特性：特征频率、受电激励后振动时间的长短以及体积的大小。 第三章:医用超声探头 第三章:医用超声探头 　３、机械扫描与电子扫描 ： 　a、机械扫描： 借电机带动换能器摆动或旋转，同时位置传感器连续地检测换能器的瞬间取向，并产生位置信号，使显示器的扫描线有相应的取向。右图是一种较典型的摆动式机械扫探头的结构示意图。其单一压电振子置于一个盛满水的小盒中，通过齿轮和连杆的传动，可作300角的摆动。位置电位器用于测定驱动轴的位置变化，从而可换算出压电振子的角度变化，它是一种低噪声电位器。直流马达作为驱动力源，它驱动整个机械传动装置带动压电振子作扇扫运动。 　　　　 　　 第三章:医用超声探头 　　b、电子扫描： 用电子方式控制多阵元换能器实现扫描。有两种不同类型的阵：一是线形步距阵，通称线阵；另一种是线形相控阵，通称相控阵。它们的换能器都是由排成一线的许多单元组成。线阵的长度一般为10~15cm，宽1cm左右；相控阵的阵元数较少，长度短，约1~3cm左右。 　　　（1）线阵：用电子开关切换多元换能器阵元，使之轮流工作。为了提高系统的分辨力与灵敏度，实用时通常有若干个相邻的小单元同时受到激励，发射一束超声并接收其回波，例如先由第1至12个小单元（同时受激励）发射第1个超声波束并接收其回波，然后由第2至13个小单元发射第2个超声束并接收其回波，依次下去，即每次舍去前面的一个单元，纳入后面的一个，发射许多平行波束，扫